JP2002031771A - マルチビーム走査光学装置 - Google Patents

マルチビーム走査光学装置

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JP2002031771A
JP2002031771A JP2000215361A JP2000215361A JP2002031771A JP 2002031771 A JP2002031771 A JP 2002031771A JP 2000215361 A JP2000215361 A JP 2000215361A JP 2000215361 A JP2000215361 A JP 2000215361A JP 2002031771 A JP2002031771 A JP 2002031771A
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polygon mirror
light
laser
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light source
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Jiyunya Asami
純弥 阿左見
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/123Multibeam scanners, e.g. using multiple light sources or beam splitters

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチビーム書き込み光学系のレーザビーム
の本数を増大させたときの回転多面鏡の大型化を防ぐ。 【解決手段】 マルチビーム半導体レーザであるレーザ
ユニット1から発生されるレーザビームP11、P12と、
同様のレーザユニット2から発生されるレーザビームP
21、P22を交互に回転多面鏡8の反射面8aに集光さ
せ、これらが形成する線像が、主走査方向に重なるよう
に2つのレーザユニット1、2を配置する。レーザビー
ムP11、P12、P21、P22による線像が反射面8a上で
直列である場合に比べて、反射面8aの必要長さを大幅
に短縮して、回転多面鏡8の大型化を防ぐことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタやデジタル複写機等に用いられるマルチビーム走査
光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザビームプリンタ等の電子写
真装置において、複数の発光点を有するレーザ光源を用
いて複数のラインを同時に書き込むマルチビーム走査光
学装置が開発されている。
【0003】これは、複数のレーザビームを同時に走査
するもので、例えば図6に示すように、マルチビームレ
ーザユニットの発光点111、112から2本の光ビー
ムであるレーザビームP1 、P2 を発生させ、それぞれ
コリメータレンズ102によって平行化したうえで、シ
リンドリカルレンズ103と光学絞り104を経て、回
転多面鏡105の反射面105aに照射し、fθレンズ
系106を経て回転ドラム上の感光体107に結像させ
る。
【0004】2本のレーザビームP1 、P2 は、回転多
面鏡105の反射面105aに入射して、それぞれ主走
査方向に走査され、回転多面鏡105の回転による主走
査と回転ドラムの回転による副走査に伴なって感光体1
07に静電潜像を形成する。
【0005】なお、シリンドリカルレンズ103は、各
レーザビームP1 、P2 を回転多面鏡105の反射面1
05aに線状に集光する。これは、fθレンズ系106
と共に倒れ補正系を形成し、前述のように感光体107
に結像する点像が、回転多面鏡105の面倒れによって
副走査位置ずれを発生するのを防止する機能を有すると
ともに、fθレンズ系106は、前記点像が感光体10
7上で主走査方向に等速度で走査されるように補正する
機能を有する。
【0006】このように複数のレーザビームP1 、P2
を用いて書き込みを行なうことで、印字の高速化や高精
細化を実現するものであるが、複数のレーザビーム
1 、P 2 を同時に走査するために回転多面鏡105の
反射面105aの必要長さが長くなり、回転多面鏡10
5が大型化する。そこで、回転多面鏡105とその上流
側の光学絞り104の間の距離を短縮し、回転多面鏡1
05に入射するときのレーザビームP1 、P2 の離間距
離を小さくする工夫がなされている。この構成は、ピン
ト変動による画質劣化を抑える効果もある。
【0007】詳しく説明すると、発光点111から発せ
られたレーザビームP1 は回転多面鏡105によって偏
向され、fθレンズ系106を通り、経路L1 を経て感
光体107上の位置Dに結像する。この時、発光点11
2から発したレーザビームP 2 は、位置Dよりも矢印B
で示す主走査方向やや後方に結像している。
【0008】その後、回転多面鏡105が矢印Aで示す
方向に回転することによって発光点112から発したレ
ーザビームP2 が経路L2 を経て位置Dに到達する。
【0009】ここで、例えば本光学装置を内蔵する光学
箱と感光体107との位置精度が狂い、感光体107が
破線で示すように移動したとする。各発光点111、1
12から発生されたレーザビームP1 、P2 は、角度α
の角度ずれを持って感光体107上の位置Dに達してい
るため、経路L1 、L2 を経て破線で示す感光体107
上に結像するレーザビームP1 、P2 のスポットの位置
は間隔rだけずれることになる。
【0010】そこで、光学絞り104の位置を回転多面
鏡105に近づけることによって前記角度αを小さくす
ると、感光体107が破線で示すように位置ずれを起こ
しても、これに結像するレーザビームP1 、P2 のスポ
ットの間隔rが縮小する。このようにして、ピント変動
による結像位置のずれから来る画質の劣化を抑えること
できる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、ビーム本数が増していくと、複数のレ
ーザビームを反射・走査するための反射面を大きくしな
ければならず、回転多面鏡が大型化するという未解決の
課題がある。
【0012】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、ビーム本数が増えて
も回転多面鏡の大型化を防ぐことができるうえに、ピン
ト変動の画質への影響をも大幅に抑えることのできる小
型で高性能なマルチビーム走査光学装置を提供すること
を目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のマルチビーム走査光学装置は、複数の光ビ
ームを発生する光源ユニットを複数個備えた光源と、各
光ビームを偏向走査する反射面を有する回転多面鏡と、
該回転多面鏡を経て各光ビームを結像面に結像させる結
像手段を有し、前記回転多面鏡の前記反射面上で、主走
査方向において、前記複数の光源ユニットのうちの1つ
から発生される前記複数の光ビームの間に、残りの光源
ユニットから発生される前記複数の光ビームのうちの少
なくとも1つが挿入されていることを特徴とする。
【0014】また、複数の光ビームを発生する第1の光
源ユニットおよび少なくとも1個の光ビームを発生する
第2の光源ユニットを含む光源と、各光ビームを偏向走
査する反射面を有する回転多面鏡と、該回転多面鏡を経
て各光ビームを結像面に結像させる結像手段を有し、前
記回転多面鏡の前記反射面上で、主走査方向において、
前記第1の光源ユニットから発生される前記複数の光ビ
ームの間に、前記第2の光源ユニットの前記光ビームが
挿入されていることを特徴とするマルチビーム走査光学
装置でもよい。
【0015】
【作用】回転多面鏡の反射面に線状に集光される複数の
光ビームを主走査方向に重ねることで、各光ビームの離
間距離を短縮する。これによって、各光源ユニットの光
ビームが主走査方向に直列に入射する場合に比べて回転
多面鏡の反射面の寸法を大幅に縮小できる。
【0016】また、光ビームの主走査方向の離間距離を
縮小することで、ピントずれによる画質劣化も低減でき
る。
【0017】複数の光ビームを同時に走査するマルチビ
ーム書き込み光学系において、光ビームの本数が多くて
も回転多面鏡の大型化やピントずれを招くことなく、装
置の小型化と、印字の高速化および画質の向上に貢献で
きる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0019】図1は一実施の形態によるマルチビーム走
査光学装置を示すもので、これは、マルチビーム書き込
み光学系の光源を構成する2つの光源ユニットであるレ
ーザユニット1、2の発光点11、12、21、22か
ら合計4本の光ビームであるレーザビームP11、P12
21、P22を発生させ、それぞれコリメータレンズ3、
4によって平行化したうえで、シリンドリカルレンズ6
と光学絞り7等を経て、回転多面鏡8の反射面8aに照
射し、結像手段であるfθレンズ系9を経て回転ドラム
上の結像面である感光体10に結像させる。
【0020】各レーザビームP11、P12、P21、P22
回転多面鏡8の反射面8aに入射し、それぞれ主走査方
向に走査され、回転多面鏡8の回転による主走査と回転
ドラムの回転による副走査に伴なって感光体10に静電
潜像を形成する。
【0021】なお、シリンドリカルレンズ6は、各レー
ザビームP11、P12、P21、P22を回転多面鏡8の反射
面8aに線状に集光する。これは、fθレンズ系9と共
に倒れ補正系を形成し、前述のように感光体10に結像
する点像が、回転多面鏡8の面倒れによって副走査位置
ずれを発生するのを防止する機能を有するとともに、f
θレンズ系9は、前記点像が感光体10上で主走査方向
に等速度で走査されるように補正する機能を有する。
【0022】2つのレーザユニット1、2の発光点1
1、12、21、22から発せられたレーザビーム
11、P12、P21、P22はまずコリメータレンズ3、4
に入射し、平行光束または所定の収束光束に変換され
る。なお、2つのレーザユニット1、2は、図示しない
光学箱に対してそれぞれ回転調整自在であり、また取付
位置も任意に調整できるように構成されている。
【0023】レーザユニット1、2から発生されたレー
ザビームP11、P12、P21、P22はビーム合成手段5に
よって合成され、実線11a、一点破線12a、破線2
1a、二点破線22aで示す経路に沿って、シリンドリ
カルレンズ6、光学絞り7を経て、それぞれ回転多面鏡
8の反射面8a上に主走査方向(紙面に平行な方向)に
長い線像を形成する。
【0024】そして、回転多面鏡8の回転によって偏向
され、fθレンズ系9を通って感光体10上に結像、走
査される。
【0025】図2は、回転多面鏡8の反射面8a上のレ
ーザビームP11、P12、P21、P22による線像の配列を
示すもので、11b、21b、12b、22bは、それ
ぞれレーザビームP11、P21、P12、P22による線像を
模式的に示す。
【0026】図2に示すように、レーザユニット1から
発したレーザビームP11、P12による線像11b、12
bの間に、レーザユニット2から発したレーザビームP
21、P22による線像21b、22bを交互に配置し、主
走査方向に重なるように挿入することで、回転多面鏡8
の反射面8aの必要長さを短縮することができる。その
理由は以下の通りである。
【0027】まず、交互に重ねることなく図3に示すよ
うに直列に等間隔で並べた場合を考えると、各レーザユ
ニット1、2から発したレーザビームによる線像同士の
主走査方向の離間距離hは、発光点11と12および、
発光点21と22の間隔をd、コリメータレンズ3、4
の焦点距離をfcol 、光学絞り7から反射面8aまでの
距離をLとすると以下の式で表わされる。
【0028】
【数1】
【0029】従って両端の線像11bと22bの離間距
離Hc は、
【数2】 となる。
【0030】これに比べて図2に示すように交互に重ね
て等間隔で配列すると、線像11bと21bの間隔およ
び12bと22bの間隔はh/2となるから、両端の線
像11bと22bの離間距離Hは、
【数3】 と狭くてすむ。従って、回転多面鏡8の反射面8aの必
要有効長さは大幅に短縮され、レーザビームの本数が増
えても回転多面鏡8の大型化を回避できる。
【0031】詳しく説明すると、図4に示すように、回
転多面鏡8の反射面8a上の線像11bからのレーザビ
ームは、経路11cを辿り、感光体10上の位置11d
に結像される。この時、反射面8a上で線像11bから
最も離れている線像22bからのレーザビームは経路2
2cを経て矢印Bで示す主走査方向の後ろ側の位置22
dに結像する。その後、回転多面鏡8が矢印Aの方向に
微小角度回転すると、線像22bからのレーザビームが
経路22eを辿り、その結像点が位置11dに移動す
る。
【0032】前述したように、線像11bと線像22b
は反射面8a上で主走査方向に離間距離Hc だけ離間し
ているため、回転多面鏡8の反射面8aの必要長さは、
シングルビームの場合に比べて、離間距離Hc の分だけ
長くする必要がある。このために、回転多面鏡8の直径
をシングルビームの場合よりもはるかに大きくしなけれ
ばならず、また、この傾向はビーム本数に比例して大き
くなる。
【0033】そこで、離間距離が小さければ、回転多面
鏡8の大型化も最小ですむ。
【0034】また、例えば本走査光学装置を内蔵する光
学箱と感光体10の位置精度が狂ってピントずれが生
じ、感光体10が図4の破線で示す位置にずれた場合
に、経路11c、22eを通るレーザビームP11、P12
は感光体10上で間隔rだけ離間して結像されることに
なり、画質の劣化を招く。しかし、前述のように離間距
離が小さければ、経路11c、22cのなす角度αが小
さくてすむため、間隔rも必然的に小さく抑えることが
できる。このように、ピント変動による画質の劣化を抑
えることができるという特筆すべき効果がある。
【0035】以上は、2つのレーザビームを発光するレ
ーザユニットを2個用いた4ビーム走査光学装置につい
て説明したが、m個の発光点を持つレーザユニットをn
個用いたm×nビームレーザの場合に、1個のレーザユ
ニットが発生するm個のレーザビームの線像の間に、残
りのレーザユニットのレーザビームの線像を主走査方向
に重ねて挿入することで、回転多面鏡の大型化を効果的
に抑制できる。
【0036】また、2つの発光点を有するレーザユニッ
トと1つの発光点を有するレーザユニットを用いた3ビ
ーム書き込み光学系のように、複数の発光点を有する第
1のレーザユニットと、少なくとも1つの発光点を有す
る第2のレーザユニットを組み合わせて、第2のレーザ
ユニットの1つの発光点からのレーザビームが、回転多
面鏡の反射面上で第1のレーザユニットの2つの発光点
からのレーザビームの間に挿入されるように構成しても
よい。
【0037】図5に示すように、n番目のレーザユニッ
トのm番目の発光点からのレーザビームによる線像をn
mbと表わすと、線像11bとnmbの離間距離H
A は、以下の式で表わされる。
【0038】
【数4】
【0039】図3に示したように直列に配列した場合の
離間距離HB は、以下の式で表わされる。
【0040】
【数5】
【0041】例えば、m=4、n=3の12ビーム走査
光学装置であって、d=0.1mm、L=30mm、f
col =20mmであれば、式(5)によれば、HB
1.65mmであるが、式(4)の場合は、HA =0.
41mmと1/4ですむ。
【0042】なお、図5においては重なりを示すために
各線像を楕円状の断面で表わしているが、実際には図
2、図3で示すように線状である。
【0043】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
【0044】マルチビーム書き込み光学系における光ビ
ームの本数を多くしたときの回転多面鏡の大型化やピン
トずれを効果的に回避して、印字の高速化と画質向上お
よび装置の小型化に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態によるマルチビーム走査光学装置
を示す模式図である。
【図2】図1の装置における回転多面鏡の反射面上の線
像の配置を示す図である。
【図3】一比較例を示す図である。
【図4】図3の比較例におけるピントずれを説明する図
である。
【図5】一変形例による線像の配置を示す図である。
【図6】一従来例を説明する図である。
【符号の説明】
1、2 レーザユニット 3、4 コリメータレンズ 5 ビーム合成手段 6 シリンドリカルレンズ 7 光学絞り 8 回転多面鏡 8a 反射面 9 fθレンズ系 10 感光体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の光ビームを発生する光源ユニット
    を複数個備えた光源と、各光ビームを偏向走査する反射
    面を有する回転多面鏡と、該回転多面鏡を経て各光ビー
    ムを結像面に結像させる結像手段を有し、前記回転多面
    鏡の前記反射面上で、主走査方向において、前記複数の
    光源ユニットのうちの1つから発生される前記複数の光
    ビームの間に、残りの光源ユニットから発生される前記
    複数の光ビームのうちの少なくとも1つが挿入されてい
    ることを特徴とするマルチビーム走査光学装置。
  2. 【請求項2】 複数の光ビームを発生する第1の光源ユ
    ニットおよび少なくとも1個の光ビームを発生する第2
    の光源ユニットを含む光源と、各光ビームを偏向走査す
    る反射面を有する回転多面鏡と、該回転多面鏡を経て各
    光ビームを結像面に結像させる結像手段を有し、前記回
    転多面鏡の前記反射面上で、主走査方向において、前記
    第1の光源ユニットから発生される前記複数の光ビーム
    の間に、前記第2の光源ユニットの前記光ビームが挿入
    されていることを特徴とするマルチビーム走査光学装
    置。
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